LiDARの技術課題や先導企業とは

自律走行におけるLiDARとは

LiDAR(ライダー)とは、Light Detection and Rangingの略と言われている。可視光などの波長の光を照射し、反射光から対象の距離や方向などを測定するリモートセンシング技術。

車載のLiDARは、照射光をスキャンして、その反射光を使い三次元マッピングを行い反射する物体の形状や距離を検出するものが主流で、検出結果を用いて周囲の自動車や歩行者、障害物などの情報を得て、距離が接近しすぎた時に自動でブレーキをかけて衝突を防ぐ機能などに使われる。

道路を走行する自動車

技術課題

市場の欲求は、コスト、小型化、計測精度、処理速度が不足するとみられる。

車体の前方用、右方向用、左方向用、など7ユニット程度が自動運転に必要で、LiDARユニットあたり4,000ドル(約48万円)以上なので、一車両に300万円を超えるユニットコストになってしまう。実用化に向け、2桁の低価格化を目指した開発を進めている。

技術開発をする企業と動向

LiDARを開発する企業は、自動車メーカーの社内開発にあったり、部品メーカーもある。

Velodyne(ベロダイン)、技術開発で先行している米国企業

WaymoがLiDARを外販

それ以外のメーカーも、続々と増えてきている。

最近の記事では、東芝、イノヴィズ、オムロン、Apple、Oryx Vision、ボッシュ、九州工業大学、パイオニア、ルミナー、ウェイモ、Uber、Otto、マサチューセッツ工科大学(MIT)、アメリカ国防高等研究計画局(DARPA)、パナソニック、オートモーティブ&インダストリアルシステムズ社、などの企業名が掲載されていた。それにトヨタ、フォード、ボルボ、ゼネラルモーターズ(GM)、など自働車メーカーの名前もある。

様々な開発が取り組まれていて、その各社の状況・特長について整理して説明する。

Luminar、量産体制の準備を開始。トヨタが採用

トヨタが搭載するLiDAR、スキャニングヘッドを8つ備えて視野向上

他の動き

  • トヨタ、CESで新しい自動運転の実験車両を公開webCGまた前モデルである「Platform 3.0」より、8つのスキャニングヘッドを持つLIDARシステムを現行型LSのデザインにあった形状としつつ踏襲している。 自動運転 …【CES 2019】トヨタ、新型自動運転実験車「TRI-P4」を「CES 2019」で公開 – Car Watchトヨタ、自動運転テスト車を新開発 新型「Lexus LS」にカメラ追加、認識性能を向上 (1/2) – ITmediaすべての記事
  • ガーディアン(高度安全運転支援)トヨタの「ガーディアン」は、人間のドライバーが常にクルマをコントロールする前提で、事故が起こりそう、もしくは実際に差し迫っている際に、ガーディアンがドライバーによる操作と協調させながら正確な回避に繋げるというものです。(出典;自動運転LAB)
  • 東芝が独自のハイブリッド回路で短距離対象物を時間をかけて高精度に測定し、長距離の対象物を真夏の太陽下で200mを誤差125%の計測可能で、かつ高速に処理する技術を開発している。
  • イスラエルの INNOVIZ TECH(イノヴィズ)は、自動車部品メーカーであるデルファイとマグナの2社が出資し、自動運転自動車向けの低コストのLiDARセンサーの製造を開始する。ベロダインよりも小型で価格が安く、イメージ認識能力に優れたセンサーだ。200ドルで販売を開始し、「将来的には100ドルまで低価格化する」とイノヴィズCEOのOmer Keilafは述べている。
  • マサチューセッツ工科大学(MIT)とアメリカ国防高等研究計画局(DARPA)は、LIDARのシステムを1個の極小チップ上に搭載することに成功したとされ、最終的には1個あたり1000円程度のコストでLIDARを自動運転カーに搭載することも可能と見込んでいます
  • トポゼンス(TOPOSENS GMBH)

LiDARの「L]はlight を使わず、その代わりに超音波を使い、 5メートル以内の短距離センサーとして、3Dモデルセンサーを開発した。

それ以外にも、パナソニック株式会社 オートモーティブ&インダストリアルシステムズ社による、垂直60度、水平270度の広角スキャンを実現する独自構造のレーザスキャンで、高精度測距を目指す開発、オムロンの3D Lidar、 Appleの機械学習によるLiDARの能力限界を補う方法の開発、Oryx Visionの画期的な技術、ボッシュのLiDAR量産、九州工業大学リアルタイム周辺環境、パイオニアのMEMS ミラーを用いた独自の車載用 3D-LiDAR 開発、Waymo がUberが買収したOtto(OttoMotto・Otto Tracking)を訴える。

LiDARに代わる技術

LiDARの安価な代替技術ドイツのスタートアップ企業Toposensの超音波を利用した3Dセンシング技術LiDARを置き換える?コウモリからインスピレ―ション得た超音波式3D検知システム出典;Engadget 

測距の原理

主流の方式は、Time of Flight(TOP)

Time of Flight と呼ばれるToF方式は、既存のLiDARの原理の主流といえる。

発光した光ビームがし物体に当たって戻ってくるまでの光の飛行時間を測ることで距離を計測する技術がTOF方式と呼ばれ李技術。LiDARは、その光ビームを三次元的に走査させて、クルマの前方などの広域の3次元領域にある障害物などの物体の存在と距離を計測することができる技術。

新方式、 Frequency Modulated Continuous Wave radar(FMCW方式)

TOF方式のLiDARが、従来知られていたが、新しい方式に着目し、デンソーが共同開発をするなど、新たなLiDARの技術が生まれつつある。それがFMCW方式というもの。

デンソーの開発の先行きが注目される、一方で、それ以外の企業等での開発も調べてみる見ていこうと思う。

技術開発アクティビティ、特許解析でみる

「LiDAR」の 米国特許出願の推移は、増加傾向。技術開発のアクティビティが高まっている。

対象企業リストアップ、特許解析で抽出

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